JP4361048B2 - アルミニウム及びアルミニウム合金溶湯用軽量キャスタブル耐火物 - Google Patents
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Description
1.アルミニウム溶湯の汚染が少ないのでアルミニウム製品の品質が安定する。
2.Mg等の溶湯成分の減少がないので歩留まりが向上する。
3.炉壁面への付着物(オバケ)が少ないので、その除去作業が軽減できると共に炉の有効容積の減少が回避できる。
4.溶湯容器全体の重量が軽減できる。
5.溶湯の輸送・保持時の湯温低下が小さいので操業が安定する。
アルミニウム及びアルミニウム合金溶湯用軽量キャスタブル耐火物を構成する軽量耐火性原料としては、多孔質粒、中空粒及び発泡粒からなる群から選ばれた少なくとも一種の軽量骨材を使用する。前記軽量骨材はアルミナ質、アルミナーシリカ質、マグネシア質、スピネル質及びカルシウム・アルミネート質などが好ましい。具体例としては軽量アルミナ、軽量シャモット、パーライト、バーミキュライト、中空アルミナ、中空シャモット、CaO・6Al2O3質断熱骨材(例アルコア社商品SLA-92)等から選ばれる少なくとも1種である。本発明においては、前記CaO・6Al 2 O 3 質断熱骨材を使用する。
本発明の軽量キャスタブル耐火物を構成する軽量耐火性原料以外の耐火性原料としては、シャモット、ボーキサイト、ムライト、カイアナイト、アンダリュサイト、電融又は焼結アルミナ、アルミナーマグネシアスピネル、マグネシア、シリカ、粘土、ジルコン、炭化珪素、窒化珪素及び炭化硼素等から選ばれる少なくとも1種であり、これらの耐火性原料を骨材又は微粉として使用する。
弗化物がアルミニウム溶湯の浸透又は溶湯酸化物の耐火物表面への付着の防止に有効であるとの知見は散見される。しかしその使用対象は普通組織又は緻密組織の不定形耐火物に限られ、軽量キャスタブル耐火物への適用はない。その理由は定かでないが、前述した様にアルミニウム溶湯は非常に浸透性が強いので、多孔質の耐火物に適用するには無理があるとの予断あるいは思いこみが一因としてあったのではないかと推量される。
結合材はキャスタブル耐火物として従来から使用されているものが使用でき、軽量キャスタブル耐火物の施工方法に応じて各種のものを適宜選択できる。例えば流し込み及び鏝塗り施工用には、アルミナセメント、マグネシアセメント、水硬性アルミナ、珪酸塩、アルミン酸塩、シリカゾル、アルミナゾル、硫酸塩、リン酸塩、炭酸塩、乳酸塩及び水酸化物等から選ばれる少なくとも1種を使用することができる。吹付け施工の場合、乾式吹付け施工及び湿式吹付け施工共に、流し込みあるいは鏝塗り用の結合材をそのまま使用できる。
試験に使用した軽量骨材及び各種添加剤の化学成分を表1に示す。
(2)添加剤粒度:200メッシュ以下
(3)弗化マグネシウム、弗化アルミニウム:試薬、その他の添加剤:工業用製品
実施例1〜3、参考例1〜3及び比較例1〜3では、弗化カルシウム量及び軽量骨材の種類の影響を坩堝侵食試験で調べた。評価項目は地金成分の変化及び地金離れである。前述したようにアルミニウム溶湯成分と耐火物あるいは空気との反応がオバケの生成や地金の付着を惹起するが、その影響は地金成分の変化となって現れると考えられる。表2に示す配合の軽量キャスタブル耐火物を水で混練して坩堝型枠(80×80mm角、高さ75mm:凹部内径50mm、深さ50mm)に流し込み成形した。成形した坩堝は24時間養生後脱枠し、110℃で24時間乾燥して坩堝試験に供した。坩堝試験は地金にAl-Mg合金を使用して以下の要領で行った。45mmΦ×40mm形状の地金を坩堝に入れ、その坩堝を電気炉内に設置し、300℃/hrの昇温速度で800℃まで昇温した後72時間炉内で保持した。保持終了後、坩堝中の溶湯は黒鉛坩堝に排出して分析用試料とし、坩堝は自然冷却した後切断して断面を肉眼観察した。なお試験後地金の分析は発光分光分析で行った。坩堝試験における地金離れ状態及び試験後地金の分析結果を表3に示す。
比較例4〜8はこれまでアルミニウム溶湯の濡れ防止等に効果があると文献で報告されている幾つかの添加剤についてその効果を調べたものである。配合は実施例1に基づき螢石を各種添加剤に置き換えて行った。比較例4及び5は弗化カルシウム以外の弗化物の例で、各々弗化マグネシウム、弗化アルミニウムを添加したものであり、比較例6、7、8は各々硫酸バリウム、アパタイト、タルクを添加したものである。試験は前記の実施例の場合と同様であり、試験結果を表4に示す。なお、坩堝試験に使用した地金は実施例1〜3、参考例1〜3及び比較例1〜3で使用したものと同一品種だが異ロットであり、そのため多少成分に差異があるので参照試料として実施例4(実施例1の軽量キャスタブル耐火物と同じ配合)を入れた。
実施例4に比べれば若干劣るものの、相対的に比較例の中では地金離れ、試験後地金成分の変化において優れていた比較例4について、さらに実施例4との優劣を明確にするため、長時間、すなわち800℃で336時間(14日間)の坩堝侵食試験を行った。実施例4及び比較例4に対応する長時間の坩堝侵食試験をそれぞれ実施例5及び比較例9とした。試験結果は試験後地金成分を表5に、地金離れ状態を図1(a:実施例5、b:比較例9)に示す。
Claims (1)
- 少なくとも軽量耐火性原料、弗化カルシウム及び結合材からなるアルミニウム及びアルミニウム合金溶湯用軽量キャスタブル耐火物において、前記軽量耐火性原料がCaO・6Al 2 O 3 質軽量骨材であり、前記軽量キャスタブル耐火物の固形分を100質量%として前記弗化カルシウムを3〜30質量%含有することを特徴とするアルミニウム及びアルミニウム合金溶湯用軽量キャスタブル耐火物。
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